Влияние магнитных полей на высокочастотные разряды низкого давления

• Автор: Сазонтов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Глава 1. Исследование стационарной стадии индукционного разряда в постоянном магнитном поле

1.1. Постановка задачи

1.2. Анализ уравнения теплопроводности

1.3. Уравнение баланса электронной концентрации

1.4. Решение электродинамической задачи

1.5. Обсуждение результатов

1.6. Выводы к главе

Приложение 1А. Решение электродинамической задачи

в приближении геометрической оптики

Г Л А В А 2. Влияние внешнего магнитного поля на порог возникновения мультипакторного разряда на поверхности диэлектрика

2.1. Постановка задачи

2.2. Теоретический анализ
2.2.1. Уравнение движения и его общее решение
2.2.2. Функция распределения по временам пролета
2.2.3. Области существования мультипакторного разряда
2.3. Зоны разряда в отсутствие магнитного поля
2.4. Учет магнитного поля. Анализ частных случаев
2.4.1. Магнитное поле параллельно электростатическому полю
2.4.2. Магнитное поле параллельно ВЧ-полю
2.4.3. Магнитное поле перпендикулярно статическому и ВЧ-полям
2.5. Оценка энергообмена разряда с полем
2.6. Выводы к главе
Приложение 2А. Вывод уравнения (2.5)
Приложение 2Б. Алгоритм конструирования функции д(т(ро;Пг,е)
ГЛАВА 3. Статистическая, теория мультипакторного разряда в прямоугольном волноводе
3.1, Исходные уравнения
3.2. Необходимые условия возникновения разряда
3.2.1. «Благоприятный» диапазон стартовых фаз
3.2.2. Энергетический критерий
3.3. Резонансное прохождение электронов через зазор
3.4. Статистика времен пролета
3.4.1. Функция распределения электронов по скоростям вылета
3.4.2. Иллюстративные примеры
3.5. Пороговые характеристики БЭР
3.6. Результаты численного моделирования и их физическая интерпретация
3.7. Выводы к главе
Приложение ЗА. Вывод рекуррентного, соотношения (3.46)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Исследование высокочастотных разрядов низкого давления занимает одно из важных мест в физике плазмы [1-5] . Помимо самостоятельного научного интереса, повышенное внимание к этой проблеме связано с различными практическими применениями, касающимися создания эффективных плазменных источников, мощных СВЧ-приборов, перспективных систем телекоммуникации и связи.
Несмотря на обилие публикаций в этой области, к настоящему времени остался невыясненным целый ряд вопросов, связанных с влиянием магнитного поля на характеристики такого рода разрядов. Учет магнитного поля существенно усложняет теоретический анализ, а результаты этого анализа во многих случаях качественным образом отличаются от аналогичных результатов, полученных для изотропной среды: магнитное поле может как подавлять, так и способствовать развитию разрядных процессов.
Особенно сильно влияние магнитного поля проявляется в индукционных источниках плазмы [6-8]. Во-первых, оно позволяет уменьшить потери заряженных частиц, связанные с их уходом на стенки газоразрядной камеры, а во-вторых — значительно повысить энергию электронов в разряде (см., например, [9-11]). Такие источники плазмы, часто называемые гели-конными, весьма эффективны при низких давлениях р ионизируемого газа (рЬ < 1 тор-см, где I/ — характерный размер разрядного промежутка), при этом создаваемая ими величина электронной концентрации может достигать значений 1013 см-3, а степень ионизации — 30%.
Вместе с тем последовательная теория ВЧ-разряда в постоянном магнитном поле до сих пор не создана и является предметом многочисленных дискуссий. В частности, среди различных групп исследователей существуют разногласия по поводу того, какая волна (обыкновенная или необыкновенная) вносит преобладающий энерговклад в плазму. Отметим также, что ввиду сложности проблемы к- настоящему времени конкретные результаты в этой области были получены лишь численными методами [12-15], причем при расчетах использовались упрощенные модели, не учитывающие само-

На рис. 2.8 при шт — 2/400 (? построена функция распределения по временам пролета для различных значений е&. В пределе сильного статического поля, когда еас 3> С1УЛ/ш^ (и при этом
0.ут < 1), функция С(т; ейс, П^) ведет себя точно также, как и рас- о.О
пределение по временам пролета в отсутствие магнитного ПОЛЯ (см. Рис. 2.8. Функция распределения по временам прорис. (2.3)). Следует подчеркнуть, лета ПРИ = 1 и Р<ных значениях еас
что в отличие от предыдущего рассмотрения, развитие мультипакторного разряда возможно и в отсутствие тормозящего электростатического поля. В частности, при = 0 из (2.21) следует:

Є(т,іїу) = -Пу8ш(Пут/2).
(2.22)
В последнем случае функция распределения не зависит от величины теплового разброса (пунктирная линия на рис. 2.8).
При ецс = 0 можно сформулировать приближенные уравнения, описывающие положения границ разряда на плоскости параметров (0,у,ет{). Усредняя энергию удара (2.15) по функции распределения времен пролета, описываемую выражением (2.22), и равномерному распределению фаз, получим:
2тг я-/йу
/#0 I
2 2тг
СОЗ<Ро — СОз(т + (До)
2 0.у sm.ip.yT/2)
2 Т~

“г
Пу/2
Приравнивая, как и выше, полученный результат к У/ или И/г, для нижней или верхней границ зон разряда соответственно найдем:
(Єг0і,2 ~
х/ЩЖ
_ П1 г1 _ 8ш(тг/Пу)
' Пу/2